(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210569111.9 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 西安建筑科技大 学 地址 710055 陕西省西安市雁塔路13号 (72)发明人 马宗方　万伟鹏　宋琳　刘超　 刘化威　武怡文　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 王晶 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/08(2012.01)G06F 113/10(2020.01) (54)发明名称 基于图论原理的混凝土3D打印的路径优化 设计方法 (57)摘要 本发明公开了基于图论原理的混凝土3D打 印的路径优化设计方法， 包括以下步骤； 步骤一： 对混凝土3D打印件建模； 步骤二： 建立权值信息 表； 步骤三： 依据权值信息表找出最大欧拉回路 并且更新权值信息表， 再次寻找更新后的权值信 息表的最大欧拉回路， 直至打印路径都被遍历完 成； 步骤四： 利用蚁群算法找出最短打印最短路 径。 本发明首先将混凝土3D打印构件模 型建立为 方便电脑处理的数字模型， 然后根据其各个点的 连接信息建立权值信息表。 根据权值信息表中的 相关信息找出其中的最大欧拉回路， 然后更新权 值信息表， 再次寻找最大欧拉回路， 直到打印路 径都被遍历为止 。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114925430 A 2022.08.19 CN 114925430 A 1.基于图论原理的混凝 土3D打印的路径优化设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤； 步骤一： 对混凝 土3D打印件建立数字模型； 步骤二： 建立权值信息表； 步骤三： 依据权值信息表找出最大欧拉回路并且更新权值信息表， 再次寻找更新后的 权值信息表的最大欧拉回路， 直至打印路径都被遍历完成； 步骤四： 利用蚁群算法找出最短 打印最短路径。 2.根据权利要求1所述的基于 图论原理的混凝土3D打印的路径优化设计方法， 其特征 在于， 所述步骤一中选用大宗固废胶凝材料的混凝土 打印件， 首先采集打印件的几何数据， 然后根据所采集的数据在Sketch  Up软件上进行模型的建立， 然后依据所采集的数据建立 数字模型， 最后使用Cura软件将所建立模型切片。 3.根据权利要求1所述的基于 图论原理的混凝土3D打印的路径优化设计方法， 其特征 在于， 所述 步骤二的步骤： (1)建立权值信息表时首先需要对所述步骤一建立的数字模型中几何点进行编号， 依 次为N1,N2,N3……Nn， 然后建立 一个n*n的空矩阵T， 其中n 为几何点的数量； (2)空矩阵T建立完成后， 根据数字模型中各个几何点之间的连接信息对空矩阵T中的 元素进行赋值， 相互连接的赋值 1， 未连接的赋值0， 当所有 元素被全部赋值后记为权值信息 表U； 所述矩阵U为： 4.根据权利要求1所述的基于 图论原理的混凝土3D打印的路径优化设计方法， 其特征 在于， 所述 步骤三的步骤： (1)寻找权值信息表U中最大欧拉回路的过程中， 首先需要复制权值信息表U记为U1， 然 后通过欧拉回路存在准则判断U1中元素是否满足找出欧拉 回路条件， 若不满足则进行删边 操作(即删除表中非最大欧拉回路 路径)； (2)对U1中元素预处理完成后， 则从上至 下， 从左至右找出表中不为0的元素作为连接路 径初始点 开始寻找最大欧拉回路； (3)最大欧拉回路寻找完成后， 建立空矩阵T， 在T中第一行元素中储存已经找到的最大 欧拉回路， 并将其连接信息在U中赋0； (4)重复(1 ‑3)操作， 每重复一次(3)需在T中的下一行储存最大欧拉回路， 直至权值信 息表U中元 素全部为0为止； 判断准则为： 当且仅当一个数字模型中所有顶点度数(权值信息表中每行元素的非0个数)都为偶数 且该图是 连通图时， 则该图中存在欧拉回路； 若打印机喷头存在欧拉回路， 可直接应用寻找路径函数找出其最大欧拉回路； 若不存权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114925430 A 2在， 则对U1进行删边操作， 具体删边过程如下： 删边过程进行完成后， 开始首次寻找最大欧拉回路， 寻找完成后将所寻找路径的权值 在权值信息表U中清零， 操作过程如下： 最终欧拉回路全部寻找完成后， 连接所有未被寻找路径， U中所有元 素清零。 5.根据权利要求1所述的基于 图论原理的混凝土3D打印的路径优化设计方法， 其特征 在于， 所述 步骤四的步骤为： (1)根据所寻找的不同欧拉回路将数字模型中的几何点进行分类； (2)每次从每个分类中提取一个点依据蚁群算法找出最短路径， 其中(x1， y1)、 (x2， y2)、 (x3， y3)……(xn， yn)分别代表各个点的坐标， 运用如下公 式得到各个点之间的相对距离dij， 相加各个dij得到各个 点的距离之和记为dk， 每次连接打印点会留下信息素τk， τk的值随着打 印距离的边长而递减， 并且随着时间增长， τk也随着变小， τk的计算公式如下， 然后根据 如下 公式利用dk、 τk计算打印下一个点的概率pk， 由式中可以看出两个点的距离越小 下次被打印 的概率也越大， 随着时间的推进 所遗留的信息素值越大， 最 终在算法正反馈的作用下， 打印 路径会集中到最佳路径； 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114925430 A 3